Um arcabouço para o desenvolvimento e simulação de aplicações de internet das coisas em um cenário de computação na borda.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21869 |
Resumo: | O aumento da quantidade de dispositivos conectados à Internet potencializou o desenvolvimento de diversas aplicações e serviços em diferentes setores da indústria e engenharia. No entanto, a possibilidade de utilização desses dispositivos em diferentes aplicações ficam limitadas à capacidade da rede e seus componentes. Por exemplo, para aplicações que necessitam de um tempo de resposta curto, um cenário de rede onde a maior parte dos dados são processados na nuvem, pode não ser viável. Visando dispor de um ambiente que permita o desenvolvimento dessas aplicações e serviços, surge o paradigma de Computação na Borda, o qual possibilita o processamento de dados próximo da sua fonte geradora. Este novo paradigma permite unir o melhor dos dois mundos, o processamento de dados rápidos por uma rede distribuída de equipamentos na borda da rede, e a alta capacidade de armazenamento e processamento dos data centers na nuvem. Considerando esse contexto, um dos desafios inerentes a esse novo paradigma está em como desenvolver aplicações e validá-las em um ambiente integrado de desenvolvimento e simulação. Tendo em mente esse desafio, esse trabalho propõe um arcabouço que permite que aplicações para a Internet das Coisas sejam desenvolvidas utilizando um Middleware de aplicações IoT, e sejam validadas em um ambiente de simulação de rede de Computação na Borda. Para isso, é apresentada uma proposta de arcabouço de integração que visa unir duas ferramentas distintas, o Middleware Node-RED e o FogNetSim++, o qual é uma extensão do OMNeT++, através de um gerenciador que controla a troca de dados entre as mesmas. Detalhes de como foi realizada a escolha das ferramentas, e as adaptações realizadas que permitem a integração entre essas, são apresentadas neste trabalho. Além disso, são apresentados resultados experimentais do funcionamento dessa integração em um caso de uso de validação. Esses testes demonstram como o sistema reage ao se modificar parâmetros como intervalo de envio e recebimento de mensagens, tipo de mobilidade utilizada pelos dispositivos, quantidade de dispositivos na rede, entre outras modificações no cenário teste. Com isso, a depender dos requisitos da aplicação de cada desenvolvedor, é possível moldar o ambiente de simulação as suas necessidades, e avaliar o comportamento da aplicação antes do seu lançamento. |
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Um arcabouço para o desenvolvimento e simulação de aplicações de internet das coisas em um cenário de computação na borda.A framework for developing and simulating IoT applications in an edge computing scenario.Internet das coisasDesenvolvimento de aplicaçõesSimulação de aplicaçõesProcessamento da informaçãoComputação na bordaMiddleware de aplicações IoTMessage Queue Telemetry Transport - MTQQInternet of thingsApplication developmentApplication simulationInformation processingComputing on the edgeLoT Application MiddlewareMessage Queue Telemetry Transport - MTQQEngenharia Elétrica.O aumento da quantidade de dispositivos conectados à Internet potencializou o desenvolvimento de diversas aplicações e serviços em diferentes setores da indústria e engenharia. No entanto, a possibilidade de utilização desses dispositivos em diferentes aplicações ficam limitadas à capacidade da rede e seus componentes. Por exemplo, para aplicações que necessitam de um tempo de resposta curto, um cenário de rede onde a maior parte dos dados são processados na nuvem, pode não ser viável. Visando dispor de um ambiente que permita o desenvolvimento dessas aplicações e serviços, surge o paradigma de Computação na Borda, o qual possibilita o processamento de dados próximo da sua fonte geradora. Este novo paradigma permite unir o melhor dos dois mundos, o processamento de dados rápidos por uma rede distribuída de equipamentos na borda da rede, e a alta capacidade de armazenamento e processamento dos data centers na nuvem. Considerando esse contexto, um dos desafios inerentes a esse novo paradigma está em como desenvolver aplicações e validá-las em um ambiente integrado de desenvolvimento e simulação. Tendo em mente esse desafio, esse trabalho propõe um arcabouço que permite que aplicações para a Internet das Coisas sejam desenvolvidas utilizando um Middleware de aplicações IoT, e sejam validadas em um ambiente de simulação de rede de Computação na Borda. Para isso, é apresentada uma proposta de arcabouço de integração que visa unir duas ferramentas distintas, o Middleware Node-RED e o FogNetSim++, o qual é uma extensão do OMNeT++, através de um gerenciador que controla a troca de dados entre as mesmas. Detalhes de como foi realizada a escolha das ferramentas, e as adaptações realizadas que permitem a integração entre essas, são apresentadas neste trabalho. Além disso, são apresentados resultados experimentais do funcionamento dessa integração em um caso de uso de validação. Esses testes demonstram como o sistema reage ao se modificar parâmetros como intervalo de envio e recebimento de mensagens, tipo de mobilidade utilizada pelos dispositivos, quantidade de dispositivos na rede, entre outras modificações no cenário teste. Com isso, a depender dos requisitos da aplicação de cada desenvolvedor, é possível moldar o ambiente de simulação as suas necessidades, e avaliar o comportamento da aplicação antes do seu lançamento.The increase in the number of devices connected to the Internet has encouraged the development of several applications and services in different sectors of industry engineering. However, the possibility of using these devices in different applications is limited to the capacity of the network and its components. For instance, for applications that require a short response time, a network scenario where most of the data is processed in the cloud, may not be feasible. In order to have an environment that allows the development of these applications and services, the Edge Computing paradigm emerges, which enables data processing close to its generating source. This new paradigm enables to combine the best of both worlds, the fast data processing by a distributed network of equipment at Edge Computing, and the high storage and processing capacity of data centers in the cloud. Considering this context, one of the challenges inherent to this new paradigm is how to develop applications and validate them in an development and simulation environment. With this challenge in mind, this work proposes a framework that allows IoT applications to be developed using an IoT application middleware, and to validated in a Edge Computing network simulation environmet. For that, a proposal of integration framework is presented that aims to unite two distinct tools, Middleware Node-RED and FogNetSim ++, which is an extension of OMNeT ++, through a manager that controls the data exchange between them. Details of how the choice of tools was made, and the adaptations made that allow integration between the them, are presented in this work. In addition, experimental results of the operation of integration are presented in a validation use case. These tests demonstrate how the system reacts when modifying parameters such as interval of sending and receiving messages, type of mobility used by the devices, number of devices on the network, among other changes in the test scenario. Thus, depending on the application requirements of each developer, it is possible to tailor the simulation environment to their needs, and evaluate the behavior of the application before its launch.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGPERKUSICH, Angelo.PERKUSICH, A.http://lattes.cnpq.br/9439858291700830SANTOS, Danilo Freire de Souza.SANTOS, D. F. S.FAMÁ, Fernanda Bezerra Gómez.20202021-11-05T19:51:51Z2021-11-052021-11-05T19:51:51Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21869FAMÁ, Fernanda Bezerra Gómez. Um arcabouço para o desenvolvimento e simulação de aplicações de internet das coisas em um cenário de computação na borda. 2020. 97f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21869porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2021-11-05T19:52:38Zoai:localhost:riufcg/21869Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-11-05T19:52:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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